摘要：為了解決由于檢測環境不全面、測試方法不到位等原因引起的產品故障率較高的問題，掌握氣體流量計在不同溫度和濕度下的計量性能,加快新產品推出速度.一套可模擬現場運行管道、溫度、濕度等條件，實現實時監測流量計運行參數、對運行氣體流量計進行現場檢定等功能的系統。
0引言
近年來,天然氣流量計使用量越來越大，使用環境也是越來越復雜。從炎熱的海南到寒冷的齊齊哈爾，從潮濕溫暖的廚房到晝夜不斷變化的戶外管道，各種環境都有氣體流量計的身影。從而導致同一批次的氣體流量計在不同的使用環境下,出現的故障和問題完全不一樣。
隨著電子技術的迅猛發展和人們對故障問題研究的深入，發現由于廠家的測試環境與現場的使用環境不同，且測試條件和生產環境過于單一,無法模擬現場條件。基于上述原因，我們研制了一種模擬氣體流量計現場運行、檢定、測試的系統裝置。
1系統原理
系統結構框圖如圖1所示，該系統主要由微機控制中心、實驗艙運行系統、流量計運行系統、溫度/濕度運行系統、流量計檢測系統等組成。
整套系統由微機控制中心統一協調運行。主要實現三大功能:1)模擬現場環境的氣候條件;2)模擬現場流量計的運行條件;3)實時檢測流量計運行參數和計量誤差。
控制框圖如圖2所示。控制中心通過實驗艙內若干個溫度傳感器和濕度傳感器的檢測單元，及時反饋實驗艙的溫度和濕度等環境狀態，再由溫度/濕度控制單元和循環風機的執行單元實現對實驗.艙的溫度和濕度的控制“,從而達到自動控制的目的。流量計數據采集系統主要由控制中心通過采集電路實現對流量計的溫度、壓力、流量、運行電流的采集。控制中心軟件部分根據實驗艙的溫度和濕度控制流量計運行,采集流量計的運行數據,判斷流量計是否出現故障。流量計運行檢定系統控制測試流量計的誤差和運行狀態。
1.1實驗艙運行、溫/濕度控制系統
實驗艙用于實現模擬現場環境，如圖3所示,主要由循環風機、循環通道、若干濕度和溫度傳感器、出入口等部分組成。
溫度和濕度控制系統用于控制實驗艙的溫度和濕度，主要由艙內循環風冷機組、加熱器、除濕/加濕機組、除濕機制冷機組等組成，如圖4所示。
實驗艙控制溫度基本原理如圖5所示。首先制定環境運行方案,然后由軟件控制中心通過PLC控制系統實時讀取當前實驗艙的溫度,當讀取的當前溫度值>目標溫度值時，開啟制冷模式(即打開制冷風機),當讀取的當前溫度值<目標溫度值時，開啟制熱模式(打開加熱器)。制冷和制熱功率輸出.大小，取決于當前溫度值與目標溫度值的差值，按一定的調節規律,用比例運算關系發出調節信號，通過執行單元改變閥門的開度，實現對加熱器和制冷器的功率控制。
熱空氣/冷空氣通過實驗艙循環風機送到實驗艙的各個角落，軟件控制中心不間斷地讀取各個角落溫度傳感器的溫度值，當實驗艙內的溫度值達到目標溫度值時,溫度控制系統停止加熱或制冷，反之就運行。
控制濕度基本原理如圖5所示。首先制定環境運行方案，然后由軟件控制中心通過PLC控制系統實時讀取當前實驗艙的濕度，當讀取的當前濕度值>目標濕度值，開啟除濕模式(即打開除濕機組),當讀取的當前濕度值<目標濕度值,開啟加濕模式(打開加濕機組)。除濕/加濕循環分內循環和外循環，內循環是指抽取實驗艙內的空氣進行除濕/加濕處理,處理后再重新注入實驗艙;外循環是指抽取實驗艙外的空氣進行除濕/加濕處理，處理后再重新注入實驗艙。低溫除濕時，為了保證實驗艙溫度快速達到低溫點,還需要將開啟除濕冷機組對除濕/加濕機組處理后的空氣制冷處理后再注入實驗艙,相當于進行雙重降溫處理。
1.2流量計運行和檢定系統
流量計運行和檢定系統如圖6所示,用于模擬流量計現場運行的狀態，并可以檢定流量計的準確度等級。
該系統主要由運行管道、換熱器、標準表、控制流量的閥門、風機、變頻器等組成。該系統可以同時運行8臺流量計,可以通過控制閥門的開1關來控制流量計是否運行，通過改變變頻器頻率大小控制風機運轉速度及各個閥門，從而實現控制運行流量計流量的大小。
運行系統基本原理如圖7所示。根據流量計運行方案由軟件控制中心通過PLC控制系統指令來控制閥門的打開和關閉狀態。然后軟件控制中心通過PLC控制系統控制電氣開關閥、4~20mA調節閥的開度、變頻器的頻率控制流量風機轉速等方式控制流量大小，軟件控制中心實時讀取標準表流量脈沖信號并結合標準表儀表系數計算出工況流量，當工況流量值等于目標流量值時，穩定變頻器的頻率和閥門狀態，讓各個流量計處于運行狀態中。
同時,這套系統也是一套標準表法檢定裝置，可以檢定各臺氣體流量計示值誤差、準確度等級，基本原理如圖8所示。首先打開被檢流量計的閥門,其余通道都關閉，通過控制變頻器改變流量大小，實現對不同流量點的檢定，通過采集系統讀取被檢流量計的脈沖信號、溫度值、壓力值和標準表的脈沖信號、溫度值、壓力值，再由標準表法檢定裝置軟件計算流量示值誤差，生成檢定報表，確定被檢流量計的準確度等級。
1.3流量計檢測系統
流量計檢測系統如圖9所示,用于檢測流量計運行的各項參數是否正常，主要由軟件控制中心、交換機、接口轉換單元、電流檢測單元、電壓檢測單元、信號發生/計數單元、本地通信/GPRS單元、16路通斷切換單元等組成。
由軟件控制中心通過電流檢測單元讀取流量計的電流值;電壓檢測單元讀取流量計的電壓值;信號發生/計數單元檢測流量計的軟件計算誤差;本地通信單元讀取流量計的內部時間、總量、瞬時流量、溫度、壓力等參數;再由檢測系統軟件根據設計標準值.判斷運行的流量計的各項性能指標是否合格。
1.4軟件控制中心
控制系統軟件包括流量計運行控制、模擬環境控制、流量計檢定、流量計檢測、文檔管理等部分組成,整體軟件運行流程如圖10所示。
1.4.1流量計運行控制
可以設置運行流量計的數量、流量、時間等，可以實時采集各個流量計的運行數據。
根據不同的運行方案，讓流量計通氣運行,并記錄各個流量計的標況總量、瞬時流量、溫度、壓力等數據，進行測試流量計性能和輸差計算。運行模式有短期運行和長期運行兩種。
1.4.2模擬環境控制
可以設置實驗艙的溫度、濕度、運行時間、以及不同組合的循環周期等，可以實時采集實驗艙的各個位置的溫度和濕度。
根據不同的氣候特點，制定不同環境的方案，通過控制溫度和濕度，驗證流量計在不同環境條件下的性能。
1.4.3檢定控制
依據氣體流量計的檢定規程，通過控制檢定系統，對被檢表進行檢定，測試流量計在長期運行后和不同溫度下示值誤差的變化情況。
1.4.4流量計檢測
可以檢測流量計的電流、本地通信功能、遠程通信功能、高低頻輸出的準確性、流量計量準確性、讀取溫度/壓力值的準確性等。
通過不間斷地檢測流量計的性能參數，掌握流量計運行在不同時間點和溫度點下的運行狀態。
1.4.5文檔管理
可以輸出運行報告、檢定報告、流量計檢測數據以及歷史數據查詢。
2結束語
結合現階段的檢測技術、檢定技術、計算機集散控制，系統、現場總線控制系統，該設備可實現對流量計運行狀態下的全程監控，模擬各種不斷變化的氣候，檢定流量計在不同氣候條件下的流量示值誤差，預測流量計在不同條件下的潛在故障。本設備用于研發測試，可以提高新產品在不同環境下使用的穩定性、可靠性;可以由原來用戶實際使用的試掛模式，改為模擬現場氣候在實驗室中進行試掛，從而縮短試掛測試的時間和產品上市時間。
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